'안티' 구축

Sep 03, 2023

2023년 1월 26일

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혁신적인 "안티 레이저"를 구축한 연구진은 원치 않는 신호 반사 없이 신호 처리를 위해 빛과 기타 전자기파를 유도할 수 있는 시스템을 개발했습니다. 이는 로컬 영역 네트워크, 포토닉스 분야 및 다른 응용 프로그램.

Yale의 A. Douglas Stone과 프랑스 Rennes 대학의 Philipp del Hougne가 주도한 결과는 Science Advances에 게재되었습니다.

약 10년 전, Stone은 항레이저 또는 "일관성 완전 흡수체"(CPA) 개발 팀을 이끌었습니다. 안티 레이저는 레이저처럼 빔을 방출하는 대신 입력된 빛을 동일한 정밀도로 흡수합니다.

레이저에서 빛은 두 개의 거울 사이에서 앞뒤로 반사되며, 매번 갈륨 비소와 같은 "이득 매질"로 알려진 증폭 물질을 통과합니다. 빛은 특정 파장을 가지기 때문에 점점 강도가 높아지는 피드백을 생성합니다. 예를 들어 일상적인 전구와 같은 일반적인 광원에서 원자는 독립적으로 방사되어 다양한 파장의 빛을 생성하며 결과적으로 빛은 여러 방향으로 이동합니다. 하지만 레이저에서는 원자가 동일한 주파수와 동일한 방향으로 방사되어 단일 파장의 집중된 빔을 생성합니다.

안티 레이저의 차이점은 증폭 물질을 사용하는 대신 빛을 흡수하는 물질, 즉 "손실 매체"를 사용한다는 것입니다. 가장 간단한 버전의 안티 레이저는 단일 레이저 빔을 두 개로 나누고 두 개의 빔을 서로 향하게 하여 종이처럼 얇은 실리콘 웨이퍼에서 만납니다. 빛의 파동은 정밀하게 조율되어 서로 맞물려 갇히게 됩니다. 그런 다음 열로 소멸됩니다.

가장 최근 연구에서 연구원들은 이 개념을 기반으로 "무반사 산란 모드"(RSM)라고 부르는 장치를 개발했습니다.

응용 물리학 및 물리학과의 Carl A. Morse 교수인 Stone은 "우리는 빛을 다른 형태의 에너지로 변환하는 대신 빛을 유도할 수 있는 이와 같은 원리가 있는지 물었습니다."라고 말했습니다. "광섬유와 최신 광자 회로를 사용하면 빛을 유도하고 반사를 방지하는 것이 매우 중요하기 때문입니다."

거기에서 그들은 파도를 흡수하는 대신 특정 채널로 방향을 바꾸는 장치를 개발했습니다. Stone은 프로젝트의 이론적인 측면을 담당했고, 프랑스 Rennes 대학의 Philipp del Hougne가 실제 장치를 제작했습니다.

"모든 것을 변환하는 대신 우리가 선택한 출력 채널로 모두 들어가거나 일부는 흡수되고 나머지는 출력 채널로 들어갈 수 있습니다"라고 Stone은 말했습니다. "다음 단계에서 우리는 흡수를 무시할 수 있는 유사한 장치를 만들어 모든 에너지가 정보 또는 감지 기능을 수행하도록 효율적으로 전달되기를 원합니다. 셀의 전력 소비를 줄이는 이러한 기술에 큰 관심이 있습니다. 예를 들어 전화 네트워크."

이 장치는 현대 나노포토닉 및 무선 주파수 네트워크의 핵심 요소인 신호 라우터에서 오랫동안 문제가 되어온 신호 반사를 제거했습니다. 이러한 반사는 신호 전력 손실을 야기할 뿐만 아니라 네트워크에서 원치 않는 반사 신호 전력 에코를 파괴적으로 유발할 수 있습니다.

추가 정보: Jérôme Sol 외, 무반사 프로그래밍 가능 신호 라우터, Science Advances(2023). DOI: 10.1126/sciadv.adf0323